Propulsión híbrida marina (Rolls-Royce / HSG)

Este artículo presenta el nuevo concepto de propulsión marina híbrida desarrollado por Rollls-Royce.

Como ya venimos acostumbrados aquellos interesados en los nuevos desarrollos tecnológicos, Rolls-Royce está en la vanguardia de muchos de ellos, abarcando los sectores aeroespaciales tanto civil como de defensa, la generación eléctrica, tecnología nuclear y sector marino. En cuanto a este último desarrolla tanto la propulsión como el diseño de buques.

 

Centrándose en lo que concierne al artículo, también en propulsión marina, aunque con mayor lentitud, se vienen desarrollando sistemas de propulsión eficientes, si acaso también con pretensiones de índole medioambiental, si más bien no, la posible implantación de estas últimas radica principalmente en el cada vez mayor coste del combustible así como del cumplimiento de las normativas medioambientales (véase convenios MARPOL de International Maritime Organization).

 

Cabe en primer lugar señalar que la aplicación de tecnología híbrida en buques no va encaminada, por el momento, a la acumulación de energías residuales en forma de electricidad para su uso posterior. En aplicaciones marinas se busca la optimización de los recursos, procurando mediante estos sistemas la distribución energética más ajustada posible para las diferentes situaciones operativas del buque, en lo que suman consumos eléctricos y propulsión.

 

Hasta ahora, los sistemas de generación híbrida tenían la problemática de, en acoplamiento directo al eje motor, requerir un rango de revoluciones constante para mantener la frecuencia de red a la par que el flujo y reparto de carga entre otros generadores. En estos casos en que el generador iba directamente acoplado al propulsor diesel, la velocidad del buque se variaba mediante la alteración del paso de la hélice, tampoco permitiendo estos sistemas la operación en paralelo del generador de eje junto con los grupos auxiliares.

 

 

Interconexión clásica

Interconexión HSG

Esta nueva mejora se basa principalmente en una variación en la electrónica de potencia así como en el sistema de alimentación. Como se puede ver en el esquema, la totalidad de la corriente pasa por el HSG permitiendo la mejora de control que, ante variaciones en la velocidad de giro del motor, la centralita siempre vea un voltaje y frecuencia constantes. Ésta posibilidad de variar las condiciones de giro del motor propulsor redunda en una mayor capacidad de adaptación a las condiciones de navegación, por tanto una gestión más económica del propulsor, adaptando su perfil operativo con la consiguiente maximización del retorno de la inversión así como la reducción de emisiones.

 

En las ilustraciones que siguen se detalla el flujo de energía entre los diferentes  componentes del sistema  en función de su conexión merced al perfil operativo del buque.

 

Modo impulsión:

Este permite maximizar la potencia del buque, incluyendo una salida eléctrica desde los grupos auxiliares hacia impulsión mecánica, actuando el generador de eje como motor. En este caso, con un grupo propulsor de 6000 kW y dos auxiliares de 1500 kW, brinda 2500 kW al propulsor, conformando un cómputo SHP de 8500 kW.

 

 

 

Modo diesel eléctrico:

Permite, en situaciones del buque de espera en puerto o fondeo, una configuración económica que no requiere del motor principal. En este caso ambos grupos auxiliares trabajan al 50%, entregando en este caso práctico un total de 1800 kW, de los cuales 300 kW se conducen a consumos de a bordo, quedando 1500 kW de salida eléctrica que se entregan como potencia al HSG para comandado del eje propulsor.

 

 

Modo paralelo:

Este modo actúa cuando las necesidades de potencia conjuntas exceden de la capacidad de los grupos auxiliares. En este caso actúan en paralelo motor principal a aproximadamente el 50% de carga y un grupo auxiliar en bajo régimen. De esta manera y mediante un régimen motor variable en el grupo propulsor, en el caso práctico, se entregan 1000 kW a consumos de a bordo, 500 provenientes del grupo principal mediante el HSG y 500 del grupo auxiliar. El resto de potencia del motor principal actúa en propulsión.

 

 

Modo en tránsito:

Este actúa apagando los grupos auxiliares y, mediante la posibilidad de variar la velocidad del motor, suplir todas las necesidades mecánicas y eléctricas del buque. En este caso el HSG, mediante el eje principal, proporciona la potencia eléctrica requerida a bordo.

 

El quid del sistema radica en el método de control de la frecuencia que ha ideado Rolls-Royce el cual, queda todavía pendiente de patente lo cual se ha constatado tras consultar las oficinas de patentes y marcas, quedando por tanto los detalles técnicos de dicho sistema no revelados.

 

Fuentes: ROLLS-ROYCE MARINE AS, HSG brochure & fact sheet,  Noruega 2010

 

 

Todas las marcas, logotipos, nombres e imágenes que siguen al autor son propiedad de Rolls-Royce Marine AS.

Artículo escrito por: Santiago Ferrer Mur